CN109969083A - 一种大货车和卡车安全预警与监测系统 - Google Patents

Abstract

在大型运输车辆日益严峻的事故安全隐患背景下，针对目前常规辅助安全系统功能单一、不能有效预警和预防潜在的安全隐患和事故等问题，开发了一种包含车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全模块、交警云服务平台安全模块等多模块组合的多功能大型车辆安全预警与监测系统装置，是一种旨在提高大货车和卡车安全性能、降低道路风险、提高道路运输效率和人员安全系数的辅助安全预警与监测系统装置。

Description

一种大货车和卡车安全预警与监测系统

技术领域

本发明提供了一种大货车和卡车安全预警与监测系统，具体地说，是涉及一种提高大货车和卡车安全性能、降低道路风险、提高道路运输效率和人员安全系数的辅助安全预警与监测系统装置。

背景技术

经济社会的快速持续发展使物流行业发展迅猛，公路货物运输在我国综合货物运输体系中占有十分重要的地位。重型货车具有运输量大、运输速度快且工作灵活等特点，在公路货运中占有举足轻重的地位。2015年，中国营运性质的货车货运量为315亿吨，同比增长1.2％，占全国货运总量的75.4％。由于重型货车具有体积大、载重多的特点以及经常存在疲劳驾驶、超速等违法违规行为，其造成的交通事故严重且特殊。威胁大货车和道路上其他车辆、人员的安全隐患主要如下：1、驾驶员疲劳驾驶：驾驶员驾驶大货车多是独自行驶长途路线，驾驶任务重、时间长；驾驶员精神长时间高度集中易产生疲倦，继而引发交通事故；2、驾驶员猝死：驾驶货车行驶途中，驾驶员由于休息时间不充分或是相关疾病等原因导致心率过快而猝死，继而引发交通事故；3、驾驶员驾驶行为不当：驾驶过程中，驾驶员由于注意力不集中及抽烟、打电话等不良或违规行为使驾驶中存在较大交通事故安全隐患；4、驾驶舱内环境：现今大部分货车采用驻车柴暖的取暖方式，大多数柴暖安装时将加热口安装在卧铺底下，尾气口设置在驾驶室下面；若驾驶室底部密封性不佳，长期停车使用时尾气有渗入驾驶室内的风险，造成室内人员中毒及缺氧等严重事故，且室内人员在睡眠中对此类事故发生意识较为迟缓，加剧了该类事故严重性；5、大货车超速行驶：当大货车车速超过路段规定最高时速时，发生交通事故概率将大幅增加；6、刹车失灵等机械故障：在货车的长途行驶过程中，刹车片存在温度过高导致刹车失灵继而引发交通事故的风险；7、雨雪雾恶劣天气：雨雪雾恶劣天气将严重影响行车安全，驾驶员必须根据当前天气及路面状况提前采取相关保护或避险措施；8、陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段：货车在陡坡、长下坡、急转弯等危险路段极易发生事故，驾驶员在事故高发路段必须高度集中注意力并提前做好事故规避准备。因此，开发新型大货车和卡车安全预警与监测系统就显得尤为必要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：在大型运输车辆日益严峻的事故安全隐患背景下，针对目前常规大型运输车辆辅助安全系统功能单一、不能有效预警和预防潜在的安全隐患和事故等问题，开发了一种包含车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全模块、交警云服务平台安全模块多模块组合的多功能大型车辆安全预警与监测系统装置，是一种旨在提高大货车和卡车安全性能、降低道路风险、提高道路运输效率和人员安全系数的辅助安全预警与监测系统装置。

本发明工作原理：本发明主要原理有四点：1.基于电子设备检测判断驾驶员的疲劳程度；2.车辆主要安全行驶参数的检测，主要包括刹车片温度、水箱过热、车辆速度、刹车失效模式分析；3.道路和气候等参数的采集，比如陡坡、长下坡、急弯等事故易发路段，大雨、大雾、冰冻等恶劣天气参数；4.交警云服务平台的接受、分析、指令发出以及特殊路段温度测量、声光自动报警装置的运行警示。

目前常用的客观疲劳驾驶检测方法主要有基于驾驶员生理参数检测方法、基于驾驶员行为特征检测方法、基于车辆行为特征方法三大类：1.基于驾驶员生理参数如脑电图、心电图、肌电图、脉搏和皮肤温度等参数的检测是指驾驶员通过穿戴传感器来获取其生理参数，进而判断驾驶员的疲劳程度；2.基于驾驶员行为特征的检测方法是指利用机器视觉或模式识别等技术对驾驶员头部、眼部、嘴部等特征的变化规律进行分析，从而对驾驶员是否疲劳进行判断；3.基于车辆行为特征的方法是指通过检测方向盘运动、车道偏离时间、车辆行驶速度、加速踏板开度以及车辆横向位置等间接判断驾驶员疲劳状态。

本发明的目的是在原有刹车、车用安全带、车用导航等系统的基础上，增加以下功能：1、安全带时长预警

根据现行的交通法规，驾驶员在行驶过程中必须系安全带。现有的主流货车都已有安全带提醒，当主驾驶位安全带扣紧时间接近四个小时时，安全带时长预警系统将发出预警并远传数据至交警处，此时司机需就近休息二十分钟以上后方可解除预警。

2、人脸识别装置

结合当前较为先进的人脸识别技术，在仪表盘处安装摄像装置，使人脸识别系统能在司机有疲劳驾驶的表现时发出预警，驾驶员需停车休息二十分钟以上，人脸识别系统预警方可解除。此外，使用人脸识别技术还可对驾驶员注意力不集中及驾驶员可能存在的抽烟、打手机等危险驾驶行为进行实时监控和进行警告。同时人脸识别系统会将记录的驾驶员驾驶时不良或违规行为汇总并上传至所在车队和交通管理部门，便于事后相关部门对驾驶员行为进行教育。

3、方向盘心率检测

在方向盘上加装心率检测装置，驾驶员手握方向盘驾驶时，方向盘心率检测系统就能随时感应驾驶员心率的异常变化，并及时其发出预警。

4、车内环境检测

在车内设置相关仪器实时监测驾驶舱内一氧化碳浓度及氧气浓度，当驾驶舱内环境出现异常时，车内环境检测系统将对其及时预警并于必要时进行自动开窗等紧急处理。

5、速度实时预警

速度实时预警系统通过GPS及相关设备获得货车行驶的速度信息，在大货车行驶超过所在道路的限速时，系将对驾驶员予以警示。

6、刹车片红外线测温

在大货车刹车部位加装红外测温装置，对刹车片温度进行实时监控。当温度超过100摄氏度时，对刹车盘进行喷雾降温作业；若温度仍超过130-150摄氏度，刹车片红外线测温系统将发出预警，并将车辆信息上传至交通管理部门。

7、网络实时天气预报

网络实时天气预报系统与网络实时天气预报相关联，对于行驶路段的雨雪雾恶劣天气及路况及时发出预警，并提供相关避险信息建议。

8、定位导航技术

定位导航系统内部加装定位导航及重力感应装置，当大货车行驶至陡坡、长下坡、急转弯等事故多发路段，或是在一定时间段内连续下坡时间过长或坡度过大的情况下，发出实时预警，并将车辆信息上传至交通管理部门。

9、特殊路段刹车片温度红外检测和声光报警装置设置

在长下坡、急弯、陡坡等事故高发路段设置一定数量的红外温度检测装置，专门用于检测大货车、卡车、大巴车等特殊大型车辆刹车片的温度，并及时传输至交警云服务平台服务器，服务器根据接受到的该车辆系列行驶参数(刹车片温度、驾驶员疲劳性状表征参数、行驶速度、行驶连续行驶时长、天气情况等)与设定的模型进行比对分析，继而自动向被检测车辆驾驶员、路警、特殊路段的声光报警装置等发出报警信号，提醒驾驶员及前后车辆提前做好紧急规避或制动等避险措施。

所述的大货车和卡车安全预警和监测系统包括车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全监测模块、交警云服务平台模块。

所述的车辆驾驶员主动安全模块包括驾驶员安全带正确佩戴警示系统、驾驶员疲劳驾驶监测系统、驾驶员突发疾病猝死监测、驾驶员驾驶行为监测系统、驾驶舱内环境监测系统。1、驾驶员安全带正确佩戴警示系统

当未正确佩戴安全带的司乘人员所乘坐的高速行驶的汽车发生碰撞或遇到意外紧急制动时，将产生巨大的惯性力，不仅使司乘人员撞击车门方向盘等物体，更可能使司乘人员被甩出车外，继而导致严重交通事故。

针对现有的三点式腰部安全带正确系带方法，本发明实现了对驾驶员安全带正确佩戴的监控与警示。该功能的实现过程如下：

司机进入驾驶舱发动汽车后，驾驶员安全带正确佩戴警示系统开始工作。

当安装在座椅上的内侧带扣装置未检测到有安全带插入后，即可判断驾驶员并未系安全带，驾驶员安全带正确佩戴警示系统将直接发出警示提醒驾驶员。

考虑到驾驶员安全带正确佩戴警示系统虽检测到驾驶员已将安全带插扣插入插板但仍存在驾驶员未正确佩戴、将安全带置于身后或采用部分商家所提供的“安全带扣”来躲避监测系统等情况出现，驾驶员安全带正确佩戴警示系统采用图像识别与生理特征相结合的方式进行全面监测驾驶员安全带是否正确佩戴。

针对驾驶员可能出现的不正确佩戴安全带的情况，驾驶员安全带正确佩戴警示系统在显示仪表盘的中央设置有摄像装置，摄像装置将驾驶员的实时图像传给交警云服务平台，交警云服务平台在进行图像识别后若未检测到驾驶员胸前存在安全带，将判定驾驶员未正确佩戴安全带。此时即便座位安全带插板检测到有插扣插入也将判定驾驶员没有正确佩戴安全带。

所述驾驶员安全带正确佩戴系统包括在驾驶员安全带织带上附加可检测驾驶员心率的装置，可实时监测驾驶员的心率变化情况。当汽车启动后该装置未检测到驾驶员心率时，即判定驾驶员未正确佩戴安全带，如将安全带置于身后或使用了“安全带扣”以逃避警示系统，驾驶员安全带正确佩戴警示系统将发出警报。

本驾驶员安全带正确佩戴系统从多个不同方面对驾驶员安全带佩戴情况进行监测，驾驶员安全带正确佩戴警示系统中的任何一个监测指标出现异常且长时间未解除都将引发报警，同时车载系统将把数据同步传至交警云服务平台及交警支队处。交警云服务平台在接到警示信息后将根据车辆的所处位置及时速等信息对事态的严重性进行分析，若司机处于高速路段则交通管理部门将对沿途驾驶员发出预警信号。

车载系统在接到报警后也将启动应急预案，当汽车未起步时通过对驻车制动与油门的控制阻止车辆起步，当汽车处于高速行驶状态时将阻止汽车进一步提速并将档位降至低档迫使司机靠边停车。

2、驾驶员疲劳驾驶监测系统

所述的驾驶员疲劳驾驶监测系统是指通过面部识别技术、GPS定位技术、车道保持监测技术以及计时功能实现对驾驶员疲劳程度的判断与监测。

所述的驾驶员疲劳驾驶监测系统开始工作后在显示仪表盘的中央设置的摄像头将把驾驶员的实时图像传给交警云服务平台模块云端，交警云服务平台将对图像进行面部识别，对驾驶员的眼睛、面部表情等进行重点监控。

当驾驶员疲劳驾驶监测系统检测驾驶员出现了注意力无法集中，眼神开始游离时即可判定驾驶员处于疲劳状态，届时驾驶员疲劳驾驶监测系统将发出报警信号；若驾驶员疲劳驾驶监测系统检测司机出现了打哈欠等疲劳表现时也将进行报警。

驾驶员疲劳驾驶监测系统同步检测司机的方向盘动作，当司机的方向盘五秒以上未出现变化也将判定司机处于疲劳状态并进行报警。

驾驶员疲劳驾驶监测系统将对车辆的车道保持情况进行监测，若车辆长时间无法正确保持车道出现车道偏离情况，将判定司机处于非正常状态并进行报警。

所述驾驶员疲劳驾驶监测系统将对司机安全带正确佩戴的时长进行计时，若司机出现连续驾驶超过四个小时的情况，将判定司机处于疲劳状态并进行报警。

所述驾驶员疲劳驾驶监测系统将结合GPS定位技术及现有地图资料，若司机出现连续路过三个服务区而未进区休息的情况，驾驶员疲劳驾驶监测系统将进行报警。

上述的各项检测中任何一项出现异常都将引发报警，同时车载系统将把数据同步远传至交警云服务平台及交警支队处。交警云服务平台在接到警示信息后将根据车辆的所处位置及时速等信息对事态的严重性进行分析，若司机处于高速路段则交通管理部门将对沿途驾驶员发出预警信号。

2、驾驶员突发疾病猝死监测

所述的驾驶员突发疾病猝死监测系统是指将通过面部识别技术、心率监测技术、车道保持监测技术等技术实现对驾驶员疲劳程度的判断与监测。

驾驶员突发疾病猝死监测系统开始工作后，交警云服务平台模块云端将根据车载摄像头对驾驶员驾驶状态进行监测，若驾驶员出现长时间闭眼等无法正常驾驶汽车的特征后驾驶员突发疾病猝死监测系统将进行报警。

驾驶员突发疾病猝死监测系统将在安全带织带及方向盘处安装心率监测装置，若装置监测到驾驶员心率出现异常情况，驾驶员突发疾病猝死监测系统将进行报警。

所述的驾驶员突发疾病猝死监测系统将对汽车车道保持情况进行监测，若汽车出现车道长时间偏离或大幅度偏离车道的情况驾驶员突发疾病猝死监测系统将进行报警。

所述的驾驶员突发疾病猝死监测系统发出警报后将同步把数据远传至交警云服务平台及交警支队处，同时结合车辆所处位置联系急救部门至离车最近的服务区或出口处等候。车载系统将根据驾驶员状况启动应急预案，若驾驶员尚可以控制车辆，驾驶员突发疾病猝死监测系统将引导驾驶员至离事发地点最近的服务区或高速公路出口；若驾驶员已无法控制车辆，驾驶员突发疾病猝死监测系统将降低档位，启动制动系统进行驻车，同时打开双闪警示过往来车。

交警云服务平台模块云端与交警部门将根据具体情况通过车载系统、道路告示牌等方式对相关区域车辆进行警示，相关区域地图上将显示事发车辆的实时位置。

3、驾驶员驾驶行为监测系统

所述的驾驶员驾驶行为监测系统通过图像识别技术、车辆行为记录技术、车道保持技术、速度实时监测技术等技术对驾驶员驾驶行为进行监测。

驾驶员驾驶行为监测系统云端将根据车载系统远传的图像进行识别，若驾驶员出现驾驶过程中抽烟、接听电话等不良驾驶行为时，驾驶员驾驶行为监测系统将发出警报。

车载车辆行为记录技术与速度实时监测技术将对车辆的急刹、大幅度变道、双手脱离方向盘、长时间不保持车道等不良行为进行记录，数据将实时远传至交警云服务平台进行统计与分析。

所述驾驶员驾驶行为监测系统将把驾驶员各项驾驶过程中的不良行为次数等数据进行统计，之后远传至交警云服务平台模块云端。数据将汇总至交警支队及车队处，车队和交警可对驾驶不良行为较多的司机进行教育。

4、驾驶舱内环境监测系统

所述的驾驶舱内环境监测系统包括驾驶舱内氧气浓度监测系统、驾驶舱内一氧化碳浓度监测系统。

所述驾驶舱内环境监测系统中的驾驶舱内氧气浓度监测系统将实时监测驾驶舱内的氧气浓度，若驾驶舱内氧气浓度过低将触发报警。

所述驾驶舱内环境监测系统中的一氧化碳浓度监测装置将实时监测一氧化碳浓度，若驾驶舱内一氧化碳浓度异常将触发报警。

上述各装置中若检测到一氧化碳浓度或氧气浓度中有任意一个指标出现异常都会触发报警。异常数据将实时远传至交警云服务平台处与交警支队处，同时车载系统将对司机进行提示，若短时间内无法消除警报，驾驶舱内环境监测系统将自动启动汽车通风系统同时打开车窗进行通风。

所述的车辆行驶安全模块包括刹车片温度检测控制系统、水箱温度检测控制系统、速度实时记录系统以及刹车失效预警与防护系统。

1、刹车片温度控制系统

所述刹车片温度控制系统是指利用红外测温装置、空调冷却装置、车载计算装置、车载刹车片喷雾降温装置等装置实现对卡车刹车片温度的实时测量、数据记录与分析、实时降温的系统。

当汽车起步后红外测温装置将对汽车刹车片温度进行实时测量并将数据同步至车载系统。若车载系统收到的数据显示刹车片的温度已超过100℃，车载系统将利用车载刹车片喷雾降温装置对刹车盘进行冷却。为充分保证冷却效果，车载刹车片喷雾降温装置所使用的冷却水在水箱流至喷雾装置的过程中将首先经过空调冷却系统。空调冷却系统将有效降低喷雾用水的温度从而保证良好的降温效果。

若刹车片温度持续升高至超过130℃时将严重影响行车安全，此时刹车片温度控制系统将向云端与驾驶员发出警报。若警报持续未能解除，刹车片温度控制系统将提示驾驶员就近靠边停车，同时交警云服务平台利用公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。多次触发警报的车辆信息将被交警云服务平台记录，并提供交警部门以督促相关车主对汽车进行检修。

2、水箱温度检测控制系统

所述水箱温度检测控制系统利用水箱测温装置、车载空调系统、车载系统实现对水箱水温的实时监测、数据汇总与分析、水箱降温等功能。水箱温度检测控制系统开始运行后水箱测温装置将实时监测水箱温度同时将水箱温度数据同步至车载系统。

当水箱温度超过85℃时水箱温度检测控制系统将施加干预，水箱中的水将在车载空调系统中循环以达到降温目的。这一设计克服了之前大部分车辆只能对水箱水温进行监控却无法有效降低水箱水温的问题，同时有效利用了车载空调系统，尽可能减少了新设备的投入。

若温度持续升高至超过90℃，将有可能对行车安全造成影响，水箱温度检测控制系统将向交警云服务平台发出预警同时通过APP和车载显示装置提示驾驶员，公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。多次触发警报的车辆信息将被交警云服务平台记录，并提供交警部门以督促相关车主对汽车进行检修。

3、大货车速度实时监测系统

大货车速度实时监测系统利用GPS定位系统、交警云服务平台系统结合车载速度监测系统、车载行为记录系统等装置实现对大货车速度的实时监控以及对相关数据的记录与分析。

大货车在道路行驶过程中，GPS定位系统将实时将车辆位置信息发送至交警云服务平台后台，交警云服务平台经过对位置信息的分析可以得出大货车的实时速度，若大货车的实时速度超过道路限速时将发出预警。若行驶路段易发生交通事故或出现雨雪等不利天气，大货车速度实时监测系统将在道路限速的基础上下调报警阈值以确保行车安全。

车载测速系统将获得的数据实时同步至交警云服务平台与云端通过位置信息的分析得出的大货车的实时速度进行比对，其中任意一项数据出现异常都将引起报警。异常数据将实时远传至交警云服务平台处与交警支队处，同时车载系统将对司机进行提示，公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。

所述大货车速度实时监测系统将把驾驶员驾驶过程中的超速行为次数等数据进行统计，之后远传至交警云服务平台模块云端。数据将汇总至交警支队及车队处，车队和交警可对驾驶不良行为较多的司机进行教育。

4、刹车失效预警与防护系统

所述刹车失效预警与防护系统利用系统中计时单元与车速记录单元实现对目标刹车系统的功能评估以及对有潜在危险车辆的警示。

所述的刹车失效预警与防护系统计时单元将在货车刹车后配合车速记录单元记录货车刹车用时以及速度减少趋势从而计算出货车历次刹车的加速度变化并将相关数据远传至交警云服务平台。

交警云服务平台模块云端对数据进行分析可以评估货车刹车系统的工作情况，若货车刹车系统出现异常，交警云服务平台将会把异常情况通报至交警部门以及车载系统。相关道路将采取措施，车载系统将提示大货车司机就近进入服务区检修。此项数据也将给车队检修相关车辆提供依据。

所述车辆外部环境安全监测模块包括陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段预警系统以及雨雪雾等恶劣天气预警系统两个系统。

1、陡坡、长下坡、急转弯事故易发路段预警系统

所述陡坡、长下坡、急转弯事故易发路段预警系统利用GPS导航技术、车载坡度监测系统等实现对包括陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段的预警。当事故易发路段预警系统利用GPS技术结合车载导航地图得出汽车前方可能经过事故易发路段时及时发出预警。所述车载坡度监测系统利用重力感应技术实时感知汽车经过路段的坡度，经过计算得出汽车已长时间行驶在下坡路段或已驶入坡度较大路段时发出预警。当事故易发路段预警系统提出预警后，将把潜在危险车辆的位置、速度等车辆信息远传至交警云服务平台与公路管理等部门，附近车辆的车载导航系统的地图将显示大货车的实时位置与速度等相关信息，相关道路将利用告示牌、灯光等对过往来车进行提示。

2、雨雪雾冰冻恶劣天气预警系统

所述雨雪雾冰冻恶劣天气预警系统将根据气象部门实时气象信息结合GPS导航技术对驾驶员进行提示。雨雪雾冰冻恶劣天气预警系统与网络实时天气预报相关联，对于行驶路段的雨雪雾恶劣天气及时发出预警，并提供相关减速或避险信息建议。当汽车前方行驶路段将出现雨雪天气，相关信息将实时反馈给驾驶员，车载导航地图相关区段将采用标红等突出警示。由于大货车属于有较高风险的车辆，若有大货车驶入相关路段时，雨雪雾冰冻恶劣天气预警系统将把车辆刹车系统工作情况、行驶车速、车辆具体位置等相关信息实时反馈给交警云服务平台，附近车辆驾驶员车载地图导航也将同步货车实时速度、位置等相关信息以提示相关路段驾驶员注意。

所述交警云服务平台模块工作机理如下：

首先交警云服务平台模块云端接受到预警可能来自于以下四个方面：

1、车载系统传回的图像相关数据经过识别与计算显示相关车辆面临风险

车载摄像头拍摄的驾驶员实时图像远传至车载系统后经过图像识别等技术判定驾驶员出现身体状况不适、驾驶疲劳、有开车接听电话等不良行为。

2、相关道路部门发出道路封闭、事故拥堵等预警

3、车载系统经过计算得出驾驶员可能遇到风险而向交警云服务平台发出预警

车载系统通过对汽车速度、刹车情况、驾驶舱内氧气与一氧化碳浓度等分析，在相关数据出现异常时根据情况向交警云服务平台发出预警。

4、驾驶员发现异常情况后通过车载系统主动发出预警

驾驶员在发现有异常状况或感觉自身身体状况后可主动通过车载系统发出预警求救。

交警云服务平台接收到相关预警后将进行如下操作：

1、将数据同步至高速公路管理有关部门

高速公路管理部门将接收到来自交警云服务平台共享的相关预警车辆的险情细节、实时位置、实时车速等相关信息。之后高速公路将对相应路段的指示牌与灯光进行调节，如以指示牌的形式对出现险情车辆的路段进行预警并公布相应路段的新限速，同时两旁警示灯光将闪烁以对过往车辆进行警示。

2、将数据同步至交警支队

数据将同步远传至交警支队处，交警支队将根据情况的严重性选择应对措施。例如当有较多数量的大货车同时出现在同一路段时交警支队可选择派出一定警力对相关路段进行疏导；当车辆出现刹车失效、驾驶员猝死等严重威胁过往车辆安全的情况时可临时封锁事故路段并引导有关车辆进行绕行。交警支队在接到驾驶员猝死等险情时可以及时与卫生救援部门取得联系，配合路政部门处理险情。交警支队在接到关于车辆超速、驾驶员驾驶不良行为等的统计后也可对相关责任人进行训诫与教育，起到防患于未然的作用。

3、将数据同步到APP、车载导航地图等终端

交警云服务平台将数据实时显示在附近车辆的APP、车载导航系统等终端设备上。过往车辆驾驶员可在地图上查看前方路段出现险情大货车的位置与时速，从而可以提前做好相关准备。

在长下坡、急弯、陡坡等事故高发路段设置一定数量的红外温度检测装置，专门用于检测大货车、卡车、大巴车等特殊大型车辆刹车片的温度，并及时传输至交警云服务平台服务器，服务器根据接受到的该车辆系列行驶参数(刹车片温度、驾驶员疲劳性状表征参数、行驶速度、行驶连续行驶时长、天气情况等)与设定的模型进行比对分析，继而自动向被检测车辆驾驶员、路警、特殊路段的声光报警装置等发出报警信号，提醒驾驶员及前后车辆提前做好紧急规避或制动等避险措施。

本发明的有益效果：在大型运输车辆日益严峻的事故安全隐患背景下，针对目前常规大货车、卡车及大巴车等辅助安全系统功能单一、不能有效预警和预防潜在的安全隐患和事故等问题，开发了一种包含车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全模块、交警云服务平台安全模块等多模块组合的多功能大型车辆安全预警与监测系统装置，从而提高大货车和卡车安全性能、降低道路风险、提高道路运输效率和人员安全系数的辅助安全预警与监测系统装置。

附图说明

图1是本发明一种大货车和卡车安全预警与监测系统总图；

图2是车辆驾驶员主动安全模块示意图；

图3是车辆行驶安全模块示意图；

图4是车辆外部环境安全监测模块示意图；

图5是交警云服务平台模块示意图；

图6是驾驶员安全带正确佩戴警示系统示意图；

图7是驾驶员疲劳驾驶监测系统示意图；

图8是驾驶员突发疾病猝死监测系统示意图；

图9是驾驶员驾驶行为监测系统示意图；

图10是驾驶舱内环境监测系统示意图；

图11是刹车片温度检测控制系统示意图；

图12是水箱温度检测控制系统示意图；

图13是速度实时记录系统示意图；

图14是刹车失效预警与防护系统示意图；

图15是陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段预警系统示意图；

图16是雨雪雾等恶劣天气预警系统示意图；

图17是特殊路段刹车片温度红外检测和声光报警装置图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步叙述。

参见图1，在本发明一种大货车和卡车安全预警与监测系统总图中，所述的大货车和卡车安全预警和监测系统包括车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全监测模块、交警云服务平台模块。

参见图2，在车辆驾驶员主动安全模块示意图中，所述的车辆驾驶员主动安全模块包括驾驶员安全带正确佩戴警示系统、驾驶员疲劳驾驶监测系统、驾驶员突发疾病猝死监测、驾驶员驾驶行为监测系统、驾驶舱内环境监测系统。

参见图3，在车辆行驶安全模块示意图中，所述的车辆行驶安全模块包括刹车片温度检测控制系统、水箱温度检测控制系统、速度实时记录系统以及刹车失效预警与防护系统。

参见图4，在车辆外部环境安全监测模块示意图中，所述车辆外部环境安全监测模块包括陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段预警系统以及雨雪雾等恶劣天气预警系统等两个系统。

参见图5，在交警云服务平台模块示意图中，交警云服务平台在接受预警后向交警、高速公路管理部门及目标车辆附近驾驶员进行警示，交警支队将根据情况严重性选择应对措施，高速公路将对相应路段指示牌灯光进行调节对过往车辆进行警示，过往车辆驾驶员可在地图上查看事故车辆具体位置与时速提前做好避险措施。

参见图6，在驾驶员安全带正确佩戴警示系统示意图中，当安装在座椅上的内侧带扣装置未检测到有安全带插入后，即可判断驾驶员并未系安全带，驾驶员安全带正确佩戴警示系统将直接发出警示提醒驾驶员。针对驾驶员可能出现的不正确佩戴安全带的情况，驾驶员安全带正确佩戴警示系统在显示仪表盘的中央设置有摄像装置，摄像装置将驾驶员的实时图像传给交警云服务平台，交警云服务平台在进行图像识别后若未检测到驾驶员胸前存在安全带，将判定驾驶员未正确佩戴安全带。此时即便座位安全带插板检测到有插扣插入也将判定驾驶员没有正确佩戴安全带。驾驶员安全带正确佩戴警示系统在驾驶员安全带织带上附加可检测驾驶员心率的装置，可实时监测驾驶员的心率变化情况。当汽车启动后该装置未检测到驾驶员心率时，即判定驾驶员未正确佩戴安全带，如将安全带置于身后或使用了“安全带扣”以逃避警示系统，驾驶员安全带正确佩戴警示系统将发出警报。驾驶员安全带正确佩戴警示系统从多个不同方面对驾驶员安全带佩戴情况进行监测，系统中的任何一个监测指标出现异常且长时间未解除都将引发报警，同时车载系统将把数据同步传至交警云服务平台及交警支队处。交警云服务平台在接到警示信息后将根据车辆的所处位置及时速等信息对事态的严重性进行分析，若司机处于高速路段则交通管理部门将对沿途驾驶员发出预警信号。车载系统在接到报警后也将启动应急预案，当汽车未起步时通过对驻车制动与油门的控制阻止车辆起步，当汽车处于高速行驶状态时将阻止汽车进一步提速并将档位降至低档迫使司机靠边停车。

参见图7，在驾驶员疲劳驾驶监测系统示意图中，所述的驾驶员疲劳驾驶监测系统是指系统通过面部识别技术、GPS定位技术、车道保持监测技术以及系统计时功能实现对驾驶员疲劳程度的判断与监测。驾驶员疲劳驾驶监测系统开始工作后在显示仪表盘的中央设置的摄像头将把驾驶员的实时图像传给交警云服务平台，交警云服务平台将对图像进行面部识别，对驾驶员的眼睛、面部表情等进行重点监控。当驾驶员疲劳驾驶监测系统检测驾驶员出现了注意力无法集中，眼神开始游离时即可判定驾驶员处于疲劳状态，届时将发出报警信号；若驾驶员疲劳驾驶监测系统检测司机出现了打哈欠等疲劳表现时也将进行报警。驾驶员疲劳驾驶监测系统同步检测司机的方向盘动作，当司机的方向盘五秒以上未出现变化也将判定司机处于疲劳状态并进行报警。驾驶员疲劳驾驶监测系统将对车辆的车道保持情况进行监测，若车辆长时间无法正确保持车道出现车道偏离情况，将判定司机处于非正常状态并进行报警。驾驶员疲劳驾驶监测系统将对司机安全带正确佩戴的时长进行计时，若司机出现连续驾驶超过四个小时的情况，将判定司机处于疲劳状态并进行报警。驾驶员疲劳驾驶监测系统将结合GPS定位技术及现有地图资料，若司机出现连续路过三个服务区而未进区休息的情况，将进行报警。上述的各项检测中任何一项出现异常都将引发报警，同时车载系统将把数据同步远传至交警云服务平台及交警支队处。交警云服务平台在接到警示信息后将根据车辆的所处位置及时速等信息对事态的严重性进行分析，若司机处于高速路段则交通管理部门将对沿途驾驶员发出预警信号。驾驶员疲劳驾驶监测收到预警后，主驾驶位顶部预设空调出风口将向驾驶员面部吹冷气并提醒驾驶员就近休息。

参见图8，在驾驶员突发疾病猝死监测系统示意图中，述的驾驶员突发疾病猝死监测系统是指系统将通过面部识别技术、心率监测技术、车道保持监测技术等技术实现对驾驶员疲劳程度的判断与监测。驾驶员突发疾病猝死监测系统开始工作后，交警云服务平台将根据车载摄像头对驾驶员驾驶状态进行监测，若驾驶员出现长时间闭眼等无法正常驾驶汽车的特征后系统将进行报警。驾驶员突发疾病猝死监测系统将在安全带织带及方向盘处安装心率监测装置，若装置监测到驾驶员心率出现异常情况，将进行报警。驾驶员突发疾病猝死监测系统将对汽车车道保持情况进行监测，若汽车出现车道长时间偏离或大幅度偏离车道的情况系统将进行报警。驾驶员突发疾病猝死监测系统发出警报后将同步把数据远传至交警云服务平台及交警支队处，同时结合车辆所处位置联系急救部门至离车最近的服务区或出口处等候。车载系统将根据驾驶员状况启动应急预案，若驾驶员尚可以控制车辆，驾驶员突发疾病猝死监测系统将引导驾驶员至离事发地点最近的服务区或高速公路出口；若驾驶员已无法控制车辆，驾驶员突发疾病猝死监测系统将降低档位，启动制动系统进行驻车，同时打开双闪警示过往来车。交警云服务平台与交警部门将根据具体情况通过车载系统、道路告示牌等方式对相关区域车辆进行警示，相关区域地图上将显示事发车辆的实时位置。

参见图9，在驾驶员驾驶行为监测系统示意图中，所述的驾驶员驾驶行为监测系统通过图像识别技术、车辆行为记录技术、车道保持技术、速度实时监测技术等技术对驾驶员驾驶行为进行监测。驾驶员驾驶行为监测系统云端将根据车载系统远传的图像进行识别，若驾驶员出现驾驶过程中抽烟、接听电话等不良驾驶行为时驾驶员驾驶行为监测系统将发出警报。车载车辆行为记录技术与速度实时监测技术将对车辆的急刹、大幅度变道、双手脱离方向盘、长时间不保持车道等不良行为进行记录，数据将实时远传至交警云服务平台进行统计与分析。所述驾驶员驾驶行为监测系统将把驾驶员各项驾驶过程中的不良行为次数等数据进行统计，之后远传至交警云服务平台。数据将汇总至交警支队及车队处，车队和交警可对驾驶不良行为较多的司机进行教育。

参见图10，在驾驶舱内环境监测系统示意图中，所述的驾驶舱内环境监测系统包括驾驶舱内氧气浓度监测系统、驾驶舱内一氧化碳浓度监测系统。所述驾驶舱内环境监测系统中的驾驶舱内氧气浓度监测系统将实时监测驾驶舱内的氧气浓度，若驾驶舱内氧气浓度过低将触发报警。所述驾驶舱内环境监测系统中的一氧化碳浓度监测装置将实时监测一氧化碳浓度，若驾驶舱内一氧化碳浓度异常将触发报警。上述各装置中若检测到一氧化碳浓度或氧气浓度中有任意一个指标出现异常都会触发报警。异常数据将实时远传至交警云服务平台处与交警支队处，同时车载系统将对司机进行提示，若短时间内无法消除警报，驾驶舱内环境监测系统将自动启动汽车通风系统同时打开车窗进行通风。

参见图11，在刹车片温度检测控制系统示意图中，所述刹车片温度控制系统是指利用红外测温装置、空调冷却装置、车载计算装置、车载刹车片喷雾降温装置等装置实现对卡车刹车片温度的实时测量、数据记录与分析、实时降温的系统。当汽车起步后红外测温装置将对汽车刹车片温度进行实时测量并将数据同步至车载系统。若车载系统收到的数据显示刹车片的温度已超过100℃，车载系统将利用车载刹车片喷雾降温装置对刹车盘进行冷却。为充分保证冷却效果，车载刹车片喷雾降温装置所使用的冷却水在水箱流至喷雾装置的过程中将首先经过空调冷却系统。空调冷却系统将有效降低喷雾用水的温度从而保证良好的降温效果。若刹车片温度持续升高至超过150℃时将严重影响行车安全，此时刹车片温度检测控制系统将向交警云服务平台与驾驶员发出警报。若警报持续未能解除，刹车片温度检测控制系统将提示驾驶员就近靠边停车，同时交警云服务平台利用公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。多次触发警报的车辆信息将被交警云服务平台记录，并提供交警部门以督促相关车主对汽车进行检修。

参见图12，在水箱温度检测控制系统示意图中，所述水箱温度检测控制系统利用水箱测温装置、车载空调系统、车载系统实现对水箱水温的实时监测、数据汇总与分析、水箱降温等功能。系统开始运行后水箱测温装置将实时监测水箱温度同时将水箱温度数据同步至车载系统。当水箱温度超过85℃时系统将施加干预，水箱中的水将在车载空调系统中循环以达到降温目的。这一设计克服了之前大部分车辆只能对水箱水温进行监控却无法有效降低水箱水温的问题，同时有效利用了车载空调系统，尽可能减少了新设备的投入。若温度持续升高至超过90℃，将有可能对行车安全造成影响，水箱温度检测控制系统将向交警云服务平台发出预警同时通过APP和车载显示装置提示驾驶员，公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。多次触发警报的车辆信息将被交警云服务平台记录，并提供交警部门以督促相关车主对汽车进行检修。

参见图13，在速度实时记录系统示意图中，大货车速度实时监测系统利用GPS定位系统、云端系统结合车载速度监测系统、车载行为记录系统等装置实现对大货车速度的实时监控以及对相关数据的记录与分析。大货车在道路行驶过程中，GPS定位系统将实时将车辆位置信息发送至交警云服务平台后台，交警云服务平台经过对位置信息的分析可以得出大货车的实时速度，若大货车的实时速度超过道路限速时将发出预警。若行驶路段易发生交通事故或出现雨雪等不利天气，速度实时记录系统将在道路限速的基础上下调报警阈值以确保行车安全。车载测速系统将获得的数据实时同步至交警云服务平台与云端通过位置信息的分析得出的大货车的实时速度进行比对，其中任意一项数据出现异常都将引起报警。异常数据将实时远传至交警云服务平台处与交警支队处，同时车载系统将对司机进行提示，公路告示牌、灯光将向附近驾驶员发出预警，其他车辆车载地图上将显示故障车辆的实时位置。所述速度实时记录系统将把驾驶员驾驶过程中的超速行为次数等数据进行统计，之后远传至交警云服务平台。数据将汇总至交警支队及车队处，车队和交警可对驾驶不良行为较多的司机进行教育。

参见图14，在刹车失效预警与防护系统示意图中，所述刹车失效预警与防护系统利用系统中计时单元与车速记录单元实现对目标刹车系统的功能评估以及对有潜在危险车辆的警示。所述的计时单元将在货车刹车后配合车速记录单元记录货车刹车用时以及速度减少趋势从而计算出货车历次刹车的加速度变化并将相关数据远传至交警云服务平台。交警云服务平台对数据进行分析可以评估货车刹车系统的工作情况，若货车刹车系统出现异常，交警云服务平台将会把异常情况通报至交警部门以及车载系统。相关道路将采取措施，车载系统将提示大货车司机就近进入服务区检修。此项数据也将给车队检修相关车辆提供依据。

参见图15，在陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段预警系统示意图中，所述事故易发路段预警系统利用GPS导航技术、车载坡度监测系统等实现对包括陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段的预警。当系统利用GPS技术结合车载导航地图得出汽车前方可能经过事故易发路段时及时发出预警。所述车载坡度监测系统利用重力感应技术实时感知汽车经过路段的坡度，经过计算得出汽车已长时间行驶在下坡路段或已驶入坡度较大路段时发出预警。当事故易发路段预警系统提出预警后，将把潜在危险车辆的位置、速度等车辆信息远传至交警云服务平台与公路管理等部门，附近车辆的车载导航系统的地图将显示大货车的实时位置与速度等相关信息，相关道路将利用告示牌、灯光等对过往来车进行提示。

参见图16，在雨雪雾等恶劣天气预警系统示意图中，所述雨雪雾等恶劣天气预警系统将根据气象部门实时气象信息结合GPS导航技术对驾驶员进行提示。雨雪雾等恶劣天气预警系统与网络实时天气预报相关联，对于行驶路段的雨雪雾恶劣天气及时发出预警，并提供相关减速或避险信息建议。当汽车前方行驶路段将出现雨雪天气，相关信息将实时反馈给驾驶员，车载导航地图相关区段将采用标红等突出警示。由于大货车属于有较高风险的车辆，若有大货车驶入相关路段时，雨雪雾等恶劣天气预警系统将把车辆刹车系统工作情况、行驶车速、车辆具体位置等相关信息实时反馈给交警云服务平台，附近车辆驾驶员车载地图导航也将同步货车实时速度、位置等相关信息以提示相关路段驾驶员注意。

参见图17，在特殊路段刹车片温度红外检测和声光报警装置图中，“1”为声光报警器，“2”为红外测温装置。在长下坡、急弯、陡坡等事故高发路段设置一定数量的红外温度检测装置，专门用于检测大货车、卡车、大巴车等特殊大型车辆刹车片的温度，并及时传输至交警云服务平台服务器，服务器根据接受到的该车辆系列行驶参数(刹车片温度、驾驶员疲劳性状表征参数、行驶速度、行驶连续行驶时长、天气情况等)与设定的模型进行比对分析，继而自动向被检测车辆驾驶员、路警、特殊路段的声光报警装置等发出报警信号，提醒驾驶员及前后车辆提前做好紧急规避或制动等避险措施。

本发明是一种能有效提高大货车和卡车安全性能、降低道路风险、提高道路运输效率和人员安全系数的辅助安全预警与监测系统装置，在当前大型运输车辆日益严峻的事故安全隐患背景下具有重大实际意义。

Claims (10)

1.一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：所述系统装置具体包括车辆驾驶员主动安全模块、车辆行驶安全模块、车辆外部环境安全监测模块、交警云服务平台模块；

所述的车辆驾驶员主动安全模块包括驾驶员安全带正确佩戴警示系统、驾驶员疲劳驾驶监测系统、驾驶员突发疾病猝死监测、驾驶员驾驶行为监测系统、驾驶舱内环境监测系统；

所述的车辆行驶安全模块包括刹车片温度检测控制系统、水箱温度检测控制系统、速度实时记录系统、刹车失效预警与防护系统；

所述车辆外部环境安全监测模块包括陡坡、长下坡、急转弯等事故易发路段预警系统以及雨雪雾等恶劣天气预警系统；

所述交警云服务平台模块从车载系统、道路部门、驾驶员等处接受预警后将数据同步至公路管理、交警、用户APP终端；特殊路段设置刹车片温度红外检测和声光报警装置。

2.根据权利要求1所述特殊路段设置刹车片温度红外检测和声光报警装置，其特征在于：在事故高发路段设置一定数量的红外温度检测装置，用于检测大型车辆刹车片的温度，并及时传输至交警云服务平台服务器，服务器根据接受到的该车辆系列行驶参数(刹车片温度、驾驶员疲劳性状表征参数、行驶速度、行驶连续行驶时长、天气情况等)与设定的模型进行比对分析，继而自动向被检测车辆驾驶员、路警、特殊路段的声光报警装置等发出报警信号，提醒驾驶员及前后车辆提前做好紧急规避或制动等避险措施。

3.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：安全带时长预警功能，现有的主流货车都已有安全带提醒，当主驾驶位安全带扣紧时间接近四个小时，系统将发出预警并远传数据至交警处，此时司机需就近休息二十分钟以上后方可解除预警。

4.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：人脸识别功能，在仪表盘处安装摄像装置，使系统能在司机有疲劳驾驶的表现时发出预警，驾驶员需停车休息二十分钟以上，系统预警方可解除。此外，使用人脸识别技术还可对驾驶员注意力不集中及驾驶员可能存在的抽烟、打手机等危险驾驶行为进行实时监控和进行警告。

5.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：方向盘心率检测功能，在方向盘上加装心率检测装置，驾驶员手握方向盘驾驶时，系统就能随时感应驾驶员心率的异常变化，并及时其发出预警。

6.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：车内环境检测功能，在车内设置相关仪器实时监测驾驶舱内一氧化碳浓度及氧气浓度，当驾驶舱内环境出现异常时，系统将对其及时预警并于必要时进行自动开窗等紧急处理。

7.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：速度实时预警功能，系统通过GPS及相关设备获得货车行驶的速度信息，在大货车行驶超过所在道路的限速时，系将对驾驶员予以警示。

8.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：刹车片红外线测温功能，在大货车刹车部位加装红外测温装置，对刹车片温度进行实时监控。当温度超过100摄氏度时，对刹车盘进行喷雾降温作业；若温度仍超过150摄氏度，系统将发出预警，并将车辆信息上传至交通管理部门。

9.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：网络实时天气预报功能，系统与网络实时天气预报相关联，对于行驶路段的雨雪雾恶劣天气及路况及时发出预警，并提供相关避险信息建议。

10.根据权利要求1所述一种大货车和卡车安全预警与监测系统，其特征在于：定位导航功能，系统内部加装定位导航及重力感应装置，当大货车行驶至事故多发路段，或在一定时间段内连续下坡时间过长或坡度过大情况下，发出实时预警并将车辆信息上传至交通管理部门。